架空输电线路山火同步卫星广域监测与杆塔定位

为克服现有极轨卫星输电线路山火监测系统存在卫星过境时间间隔长、扫描覆盖范围有限等不足,研究一种同步卫星输电线路山火广域监测方法。为精确捕捉卫星漂移信号,提出了一种卫星信号馈源阵列模块结构,求取了结构最优半径;提出了一种天线精准定位控制算法,实时自动补偿跟踪接收卫星信号,显著提高了同步卫星信号的跟踪精度;开发了同步卫星遥感弱信号高精度接收装置。应用表明,系统监测时间分辨率达10 min、监测范围广。为实现同步卫星弱信号火点准确判识与杆塔快速定位,研究了分区动态阈值火点判识及改进型火点杆塔定位算法。应用表明,该算法火点判识准确、杆塔定位速度快。研究结果适用于架空输电线路山火广域监测,显著提高了山火监控水平。     

基于Himawari-8静止气象卫星的输电线路山火监测与告警技术

传统基于极轨卫星的输电线路山火监测技术受卫星过境时间的限制,无法实现对广域输电线路走廊进行24h不间断山火监测。为此,基于Himawari-8静止气象卫星提出了一种24h不间断输电线路山火监测与告警技术。为保证火点判识算法具有较高的准确率和良好的普适性,综合考虑太阳高度角、非植被像元和云像元对火点判识的影响,提出了一种基于自适应动态阈值的火点判识算法。另一方面,预先将输电线路杆塔信息和告警等级以网格形式进行储存以提高告警效率。一旦在网格内监测到火点,则自动向输电运维人员推送受影响的线路杆塔信息和告警等级。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测系统,实现了全天时输电线路山火监测以及快速准确地发布告警信息,使得该电网连续3年(2017—2019)在用火高发的清明节期间未发生输电线路山火跳闸事故。     

输电线路山火监测预警系统的研究及应用

研发了输电线路山火监测预警系统并成功应用于多省市跨区电网线路。介绍了火点监测基本原理,给出了基于卫星遥感的输电线路山火监测与预警系统硬件和软件架构及其组成功能。为提高火点判识准确度,提出一种火点判断阈值自适应算法;提出了火点与杆塔距离优化算法,减少杆塔距离计算量。研制的输电线路山火监测与预警系统成功应用于多省市跨区电网。应用结果表明,研制的输电线路大范围山火监测系统能准确有效地监测输电线路山火并及时发布预警信息,有利于提高电网抵御山火灾害能力。     

山火灾害引发的输电线路跳闸风险实时分析方法及应用

近年来,山火灾害已成为输电线路跳闸停运的重要原因之一。现有的山火监测方法无法广域实时监测火点和获取线路所处微地形区域的小尺度气象数据,从而难以准确实时地分析山火条件下线路跳闸风险。据此,该文提出一种考虑山火灾害的输电线路跳闸风险实时分析方法。首先,基于同步卫星技术实现了输电线路附近山火的实时监测,其次,提出了多重嵌套的中小尺度气象预报模式以解决气象数值预测精确度与时效性的矛盾,再次,提出了综合考虑降水、植被、风场等各种环境因素的线路跳闸概率实时计算模型,最后,以湖南省历史山火高发期的案例验证了模型的准确性,结果表明,该方法能够实时、准确地分析输电线路山火跳闸风险,为大范围山火灾害下电网的安全运行和应急处置提供重要的数据支撑。     

基于红外探测器的输电线路山火监测方案

越来越多的特高压输电线路经过山林地区,为减少山火对特高压输电安全稳定运行的影响,提出了一种基于红外探测器的特高压输电线路山火监测方案。利用红外探测器检测出山火信号,基于数字信号处理器(DSP)的下位机山火监测系统实现一定区域内的山火信号采集,后台预警程序实现山火位置的显示。对模拟山火进行了测试,装置能对小范围内山火进行监测,并能够判断模拟山火的位置,是一种可行的特高压输电线路山火监测方案。     

基于深度自编码器高斯混合模型的窃电行为检测

传统极轨卫星观测频次低和观测时间固定,难以对一个区域进行实时监测。因此,基于Himawari-8 (H-8)静止卫星提出了一种能持续监测输电线路山火的时空上下文火点自动识别算法。该算法首先根据中红外和热红外波段对火点的敏感度差异,采用固定阈值法快速实现绝对火点识别和潜在火点提取,然后在空间上利用中红外和热红外的通道值、平均值和标准差之间的比值关系对潜在火点进行细判。在时间上利用H-8的高观测频次并融合火点发生概率进行持续性火点识别。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测,并且准确率达72.5%,漏报率为43.9%。监测结果明显优于固定阈值法与传统的上下文法。     

基于概率统计的输电线路山火监测方法

传统基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据的山火监测方法火点误报率较高、判别低温火点的能力较弱、无法识别工业火点.为此,提出了一种基于概率统计的输电线路山火监测算法.该算法利用概率统计的方式提取潜在火点,对传统算法进行了标准差系数和背景阈值的修正.利用改进算法从已有的潜在火点中识别火点,将火点中的噪声点滤除,通过归一化植被指数(NDVI)的大小判断该火点是否为山火点.结果表明,该算法可以降低火点的误报率,具有较强的工业火点识别能力以及一定的低温火点识别能力.该算法成功辨识出了2013-10-25在安徽境内特高压线路锦苏线附近的山火,及时进行了预警,避免了山火跳闸事故的发生.     

输电线路分布式山火监测系统在湖南电网的应用

本文研究了输电线路山火分布式监测系统,通过安装在山火高发点的远程终端进行可见光/红外热成像数据采集,通过GPRS无线通讯通道传输至后台管理软件,并自动识别火点信息,实现对山火的近距离实时监测告警,为电网山火监测预警提供了新的手段,可提高输电线路山火防治效率。通过在±800 kV宾金线上的应用来看,山火监测效果良好,值得推广应用。针对系统存在能耗过大和无线通信信号较弱的问题,本文分别提出了利用风光互补和高压互感取电供能以及基于北斗/CDMA/GPRS多模通信模块的展望,为后续研究与提升提供参考。     

基于新一代天气雷达组网监测的输电线路山火自动识别算法研究

为克服卫星和图像监测等方法在输电线路山火监测告警中存在的不足,提出一种基于新一代天气雷达组网监测的输电线路山火自动识别算法。从某地区历史山火的新一代天气雷达回波数据样本库出发,分析山火的新一代天气雷达回波特征,建立山火雷达回波的特征量集合并提出阈值判据。采用四邻域法对山火回波块进行快速识别,通过滤除背景杂波提高山火回波识别准确率,结合多线程并行分析方法,实现多部雷达组网对山火的自动识别;基于改进型杆塔定位方法,实现受山火影响的输电线路杆塔快速定位与告警。该算法在某省级电网中的应用表明其晴好天气下的识别准确率接近80%,为输电线路山火的监测告警提供一种新手段,可与卫星监测方法互为验证和补充。     

基于模糊综合评价法的输电线路山火遥感甄别算法

传统输电线路山火遥感甄别算法通常采用亮温值阈值法直接对火点进行甄别,阈值难以准确设定会导致山火的误甄别或漏甄别问题。为实现输电线路山火遥感的准确甄别,在传统火点甄别算法基础上,提出了热点再甄别的思想,即依据亮温值阈值确定出可能的山火热点后,再对热点进行模糊综合评价以准确甄别山火火点。结合对广东省山火发生的时空规律进行研究,确定了导致山火发生的6个致灾因子,提出采用模糊综合评价法,实现输电线路山火的准确甄别。首先利用火险评判等级确定火险决策集及阈值,随后通过6个致灾因子建立因子集并作为输入,构建隶属度函数并设置权重向量,根据最大隶属度原则输出热点的置信度,并与阈值进行比较,判断火点的真伪。通过广东省2005—2016年12年间的山火数据库和该模型于2017年在广东电网的应用实例作为算例,对该模型进行验证。结果表明该模型较传统算法准确率高,可以满足输电线路山火的防治要求。     

基于火焰燃烧模型的输电线路山火跳闸风险分布评估

输电线路常跨越植被茂密的林区和人类活动频繁的农田等区域,极易发生山火,严重影响电网的安全稳定运行。为开展差异化的防山火措施,该文提出一种基于火焰燃烧模型的输电线路山火跳闸风险分布评估方法。首先选取人为因素、线路下垫面因素、气象和地形因素四大类数据构建输电走廊的山火发生风险评估模式,基于贝叶斯原理计算山火发生概率;然后估算山火条件下的火焰高度等火焰燃烧参数,考虑不同火焰燃烧情况下间隙绝缘的下降程度,计算线路绝缘击穿风险;最后结合山火发生风险概率和线路绝缘击穿风险,综合评估输电线路山火跳闸风险。基于输电线路山火跳闸风险值,可将电网线路的山火跳闸风险进行风险等级划分,并绘制输电线路山火跳闸风险分布图,明确线路山火防治重要区段。     

输电线路走廊山火监测技术研究与应用

针对山火导致的输电线路跳闸故障多发且防治困难的问题,进行了输电线路走廊山火监测技术的比对与分析,探讨了各种监测手段的技术特点和应用范围.基于卫星遥感林火监测技术,开发了广西电网输电线路走廊山火监测系统,实现了输电线路周边的火情发现及输电线路运行的火险告警.系统投入运行两年来,累计及时、准确告警输电线路走廊山火险情20余条次,取得了较好的监测效果.     

电网多火点山火灾害灭火装备优化调配模型

针对电网输电线路附近爆发多火点山火灾害的情形,研究了多火点情形下灭火装备的最优调配方案,使电网风险降到最低。首先分析了多火点情形下火点风险评价指标,定义了灭火装备调配收益矩阵和方案矩阵,然后建立了灭火装备调配优化模型,将电网多火点山火灾害下灭火装备的优化调配问题转化为收益矩阵的元素选取问题,并提出了收益矩阵增零变换求解方法,可快速、准确地得到多火点山火灾害下灭火装备应急调配方案的理论最优解,使电网风险达到最小化。最后,将文中方法应用于实际案例,验证了所提方法的科学性和可行性。     

输电线路山火故障风险评估模型及评估方法研究

输电线路山火故障与输电线路运行时的气象条件、人为因素等密切相关,近年来输电线路山火故障逐年增加。建立了输电线路山火故障跳闸风险评估模型,该模型包括输电线路走廊山火发生概率模型和山火条件下输电线路故障模型两部分。应用该模型,可以根据宏观气象条件预测山火引起的输电线路故障概率。可以在山火发生后,根据山火的蔓延模型预测输电线路山火故障风险随时间的变化情况。可以根据输电走廊及其附近的植被情况,计算火源点与输电线路山火故障风险之间的关系,并制定输电线路山火故障等级分布图。研究成果可用于制定输电线路山火故障预案和防灾减灾措施。     

山火条件下输电线路跳闸概率计算

近些年,因山火导致的线路跳闸事件时有发生,如何较为准确地预测山火导致的线路跳闸概率,就成为一个备受关注的问题之一。提出了基于改进元胞自动机山火蔓延模型的输电线路跳闸概率新方法。首先引入火焰温度、植被类型、火点距离和降雨量等因素,考虑这些因素对输电线跳闸的综合影响。然后采用改进元胞自动机对山火蔓延过程进行较为准确的预测,根据其蔓延发展情况而得到较为精确的山火导致输电线跳闸的概率变化趋势。方法对于电网的安全运行具有一定的指导作用。算例证明了方法的有效性。     

架空输电线路精细化山火监测告警技术

针对当前电力系统山火防治的局限性,提出一种架空输电线路精细化山火监测告警技术。首先,分析山火灾害的时间-空间分布特性以及引起的线路跳闸故障分布;然后,基于多源卫星遥感与地表监测装置协同工作,构建立体化的山火监测系统;最后,根据电力系统山火灾害分布特性与监测装置的特点,提取并划分山火灾害指标,精细化地指导架空输电线路山火告警。该技术已应用于南方电网山火监测预警中心,可实现全时段输电线路山火监测并准确发布告警信息。     

基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型

山火灾害易诱发架空输电线路跳闸事故,严重危害电网的正常稳定运行。为降低山火灾害对电网运行的影响,提高架空输电线路山火防治水平,本文提出了一种基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型。该模型首先在森林火险气象指数的基础上,综合考虑地表燃烧因子和历史火情因子的影响,构建了输电线路山火风险等级评估指标体系;然后结合专家评分采用图模型和最优理论降低赋权中的主观随意性,确定了各因子权重系数,并利用3 km×3 km分辨率的降水预报数据对山火风险等级进行修正,实现了输电线路山火风险等级预测;最后以南方电网山火高发期卫星监测热点分布情况,验证了所提方法的准确性。该方法目前已成功应用于南方电网山火监测预警中心,可指导输电运维人员提前巡查重点隐患线路,降低架空输电线路山火跳闸风险,提高电网安全稳定性能。     

输电线路山火雷达实时监测技术及应用研究

输电线路山火灾害的监测是线路运维中的重难点问题,提出及时、有效的输电线路山火监测技术可以帮助提高运维效率.雷达遥测技术具有监测范围广、精度高、方便维护等优势.为了挖掘雷达在重要输电通道遥测领域的重大潜力,研发了基于Ka波段雷达的输电线路山火实时监测装置,并进行工程实测及应用.实测结果表明,研发建造的输电线路山火雷达实时...     

山火条件下的架空输电线路停运概率模型

由于输电走廊经常经过山区、农区等山火易发地带,山火已对输电线路可靠性产生重要影响。目前考虑山火状况对输电线路可靠性模型方面的研究较少,为此,以山火地表火行为数理模型为基础,将模型得出的山火状况作为输入量,引入输电线路可靠性计算中。基于山火导致输电线路空气间隙被击穿的原因,建立了相应的停运概率模型,预测相地放电与相间放电2种情况的停运概率。算例计算了某山火发生后将影响到线路运行的时间,并给出了典型的输电线路在不同山火状态下的停运概率,结果表明模型能够正确反映山火对输电线路可靠性的影响。     

交流输电线路模型在山火条件下的击穿机理

近年来我国电网建设得到了长足发展,越来越多的线路经过山区,而在输电线路附近发生的林火常常引发线路发生跳闸或停运事故,严重威胁到电力系统的安全和可靠性.为了分析交流输电线路在山火条件下的击穿机理,采用导线-板间隙模拟输电线路的相地间隙和模拟山火的方法研究了电极、温度、碱金属盐KCl、导体表面的颗粒以及烟气与火焰混合区对导...